Tunnelfunkanlage

Tunnelfunkanlagen, auch Tunnelsender, sind technische Einrichtungen, die in Tunneln oder Bergwerken eine drahtlose Funkkommunikation ermöglichen.

Durch die starke Dämpfung von Funkwellen im Erdreich ist eine funktechnische Versorgung eines Tunnels von außen nicht möglich. Ausgenommen davon sind lediglich kurze Tunnel (typ. Tunnellängen < 500 m) oder Tunneleingangsbereiche, die durch Richtantennen, die am Tunnelvorportal installiert sind, versorgt werden können.

Durch Tunnelfunkanlagen können Tunnelanlagen mit Radio, öffentlichem Mobilfunk (GSM, UMTS), Betriebsfunk (für z. B. Straßendienst) sowie BOS-Funk für Polizei, Feuerwehr und Rettungsdienste versorgt werden. Spezielle Tunnelfunkanlagen werden auch für den Betriebsfunk in Bergwerken genutzt.

Aufbau von Tunnelfunkanlage für Straßentunnel

Hochrangige Straßen (d. h. Schnellstraßen und Autobahnen) mit einer Tunnellänge von über 500 m sind in der Regel mit Tunnelfunkanlagen ausgestattet.

Der typischerweise für Straßentunnel erforderliche Frequenzbereich liegt im 70-cm-, 2-m-, 4-m-Band und im UKW-Rundfunkband. Darüber hinaus werden Tunnel teilweise auch mit Mobilfunkfrequenzen (GSM bzw. UMTS) versorgt.

Typischer Aufbau einer Tunnelfunkanlage

Anlagen nach heutigem Stand der Technik bestehen aus folgenden Komponenten^[1][2]:

• Freifeldantennen (zur Ein- bzw. Auskopplung der Funksignale aus dem Tunnel in das Freifeld)
• Tunnelfunk-Kopfstation (Zentraleinheit, die das HF-Signal des Freifeldes an die Tunnelstationen weiterleitet bzw. von den einzelnen Tunnelstationen empfängt)
• Tunnelstationen (im Abstand von 500 bis 1000 m angeordnete HF-Empfangs-/Verstärkereinheiten, die abschnittsweise den Tunnel versorgen)
• Antennenanlage im Tunnel (Strahlerkabel (auch Leckkabel oder Schlitzkabel genannt) für Frequenzen bis etwa 1 GHz bzw. für höhere Frequenzen Pendelantennen)

Anlagen dieser Bauart sind in Sektoren, die von jeweils einer Tunnelstation versorgt werden, unterteilt. Die Tunnelstationen werden in der Regel sternförmig über Lichtwellenleiter (LWL) mit der Kopfstation verbunden. Signale die in einem Sektor von der dortigen Tunnelstation empfangen werden, werden mittels elektro-optischer Wandler auf ein LWL-Signal umgesetzt und zur Kopfstation transportiert. In der Gegenrichtung (Kopfstation → Tunnelstation) werden jene Signale übertragen, die in den Tunnel auszustrahlen sind.

Der Tunnel wird in der Regel durch Strahlerkabel-Antennen versorgt. Für Frequenzen > 1 GHz werden anstelle von Strahlerkabeln auch Richtantennen (z. B. Parabolantennen) verwendet, da sich Funkwellen mit Frequenzen > 1 GHz in Tunnel gut ausbreiten. Strahlerkabel sind spezielle Koaxialkabel, die in der Regel an der Tunneldecke parallel zum Tunnelverlauf verlegt werden und über die gesamte Länge ein Signal abstrahlen bzw. empfangen können (Typische Durchmesser der Strahlerkabel: 0,5–1,5 Zoll).

Aufbau von Tunnelfunkanlage für U-Bahn- und Eisenbahntunnel

Moderne Tunnelfunkanlagen für Eisenbahntunnel unterscheiden sich in ihrem technischen Aufbau nicht bzw. kaum von jenen für Straßentunnel.

Der Unterschied zu Straßentunnel liegt lediglich im nutzbaren Frequenzbereich. Auf die Einspeisung von Rundfunksignalen wird in U-Bahn- und Eisenbahntunnel in der Regel verzichtet.

U-Bahn-Tunnel bzw. unterirdisch ausgeführte U-Bahn-Stationen werden in der Regel mit GSM und UMTS versorgt um den Passagieren Mobilfunk-Empfang mit herkömmlichen Mobilfunktelefonen wie an der Erdoberfläche zu ermöglichen. Diese Mobilfunkanlagen fungieren nicht in allen Fällen als Relaisstation, sondern sind als eigenständige Basisstation ausgeführt^[3][4].

Auf Eisenbahnstrecken wird zunehmend GSM-R (u. a. für ETCS Level 2) genutzt, was eine Funkversorgung im Frequenzbereich 876–925 MHz erforderlich macht.

Andere Ausführungsformen

Frühere Tunnelfunkanlagen (Installation vor ca. 1995) für Straßen- und Eisenbahntunnel wurden meist in der sogenannten Kaskadentechnik aufgebaut. Bei dieser Technik wird das Sendesignal an einem Ende in ein Schlitzbandkabel eingekoppelt und in Abständen von typischer Weise 250–500 m durch HF-Verstärker aufgefrischt. Nachteil dieser Variante ist eine durch wiederholte Verstärkung bedingte schlechtere Funkqualität sowie eine erhöhte Störreichweite im Fehlerfall (Störungen im Kabel oder in einem der Verstärker wirken sich auf die gesamte nachfolgende Tunnelstrecke aus).

Sonderformen

Tunnelsender für Hörfunksender werden in selten Fällen auch für Lang- und Mittelwelle ausgeführt. Ein Beispiel hierfür findet sich im Dartford-Tunnel in London, wo das Programm „Virgin 1215“ im Mittelwellenbereich und das Langwellenprogramm der BBC für den Autofahrer innerhalb des Tunnels bereitgestellt werden.

Im Bereich des nicht öffentlichen Betriebsfunk in Bergwerken und Minen werden Funkanlagen im Rahmen des Betriebsablaufes verwendet.

Literaturquellen

• Shuqi Wang, Xiaobing Han: Influence of Transmitter Position and Dielectric Constant on Electromagnetic Waves Propagation in Mine Tunnel. 2009, doi:10.1109/MMIT.2008.40.

Einzelnachweise

1. ↑ Richtlinie: Funksysteme in Strassentunneln V3.02, ASTRA 2007
2. ↑ Umfassende Informationen zu Tunnelfunkanlagen; inkl. historischem Rückblick, abgerufen am 14. Februar 2011
3. ↑ Handy-Empfang für Londoner U-Bahn zu Olympia, Der Standard, 22. September 2010
4. ↑ Handyempfang in der Münchner U-Bahn ab Sommer 2009, golem.de, 31. März 2009